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深水钻井船动力定位系统配置研究

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2022-10-29 22:53:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2022-11-02 12:46:31
通过对 PRD12000 工程项目动力定位系统的分析研究,针对动力定位系统的若干关键技术,开展满足 DP-2 级和 DP-3 级动力定位要求的系统配置研究,完成深水钻井船动力定位系统的配置设计。在此基础上实现深水钻井船在 3000 米深水域的连续控制技术、定位系统的总体方案设计及设备配置方案,确立控制系统的硬件配置和软件设计要求 为了实现钻井船在海上作业位置和艏向方位的定位,动力定位系统主要包括下列几个分系统:测量系统:包括环境风浪流的检测传感器、钻井船运动传感器和位置测量系统;控制系统:包括控制计算机、信号采集传输网络、操作控制台、打印机等;推力器系统:产生抵抗外界干扰力、维持钻井船目标位置所需的推力。在本专题研究中,根据 3000 米作业水深,按设计环境条件,对深水钻井船在各种工况下满足作业要求的动力定位系统总体方案进行了优化设计。
动力装置选型及设备布置研究 钻井船长期在海上工作,钻井系统、推进系统、船舶系统、空调系统、照明系统等都需要船上提供电力或动力。因为工况复杂,现代钻井船的主流配置均为钻井系统和推进系统都采用电力变频驱动。同时现代钻井船动力定位的要求高,因而功率往往会超过航行时船所需的功率。目标钻井船采用柴油机电站的动力装置,主发电机组作为钻井船的主动力源,不但为推进和动力定位系统提供动力,同时还为钻井设备和船舶的正常运行提供电力。附加标志 DP-2要求动力装置技术设计冗余,DP-3 要求动力装置技术设计和物理分隔冗余(独立舱室),目标钻井船动力定位等级要求为 DP-3,动力装置的选型和布置要兼顾钻井船的各种工况同时满足动力定位等级 DP-3 的冗余要求。

本项目通过十个专题的研究,全面掌握了深水钻井船设计技术、深水钻井船关键性能数值分析技术、深水钻井船水池模型试验技术、深水钻井船总体建造技术和深水钻井船建造工艺仿真技术,研究并提出了改善月池效应的技术方案。

上述设计技术成果应用于 1500 米水深钻井船工程项目的方案设计、详细设计和建造,并在工程项目实践中进行了深化和完善,确保了工程项目的顺利实施;上述设计技术研究成果还应用于 3000 米水深钻井船的开发,提出了目标钻井船的自主开发方案并完成了基本设计,顺利通过了国外船级社的审查认可,具备了推向市场接单的条件和技术基础。

通过本项目的实施,取得了全面的、系统的研究成果。具有广阔的应用前景。

研究团队由中国船舶集团有限公司第七○八研究所 上海船厂船舶有限公司的数余名专家组成。研究团队按照“关键技术取得突破,研究成果拓展应用”的总体思路,考虑我国南海油气开发背景,并结合国际市场需求,分阶段实施深水钻井船的研发。本项目研究分为“深水钻井船设计与建造关键技术研究”、“1500 米水深钻井船工程化应用研究”和“3000米水深钻井船开发设计”三个阶段开展。 项目申请并授权专利 12 件,其中发明专利 3 件,实用新型专利 9 件。发表论文 20 篇,其中 4 项为硕士论文。完成软件著作权登记 2 项。

通过本项目实施,主要实现了以下经济与社会效益:

1项目参加单位成功签署了 2+2 艘深水钻井船总包建造合同,合同总价值近 10 亿美元,实现了我国自主设计总包建造钻井船零的突破;

2 TIGER 钻井船主要钻井设备由四川宏华集团供货,实现了国内厂商首次总包深水钻井装备的钻井包,钻井设备国产化取得了里程碑式的突破;

3 完成了适用于我国南海作业的 3000米水深钻井船自主研发,标志着我国进入了国际深水钻井船自主研发设计方阵,有力提升了我国高端海洋工程装备领域的综合竞争力;

4 海洋工程装备人才培养成效显著,依托项目实施持续培养了 4 名硕士研究生,组建了一支深水钻井装备研发团队;

5 项目形成的深水钻井船设计与建造技术体系,在后续项目如工信部第七代钻井船课题、天然气水合物钻采船工程项目中持续得以应用,支撑了我国海洋工程装备研发的持续发展,产生了显著的经济和社会效益。

通过深水钻井船工程化应用研究,实现了国内深水钻井船自主设计、总包建造零的突破,4 艘钻井船合同总价值达10 亿美元,经济效益显著,同时也是国内厂商首次总包高端钻井装备的钻井包, 标志着我国深水油气资源开发关键装备研制水平取得了新突破,对我国海工装备制造业具有重大意义。此为该成果的重要转化方向。